浅谈旧沥青路面上加罩水泥混凝土面层技术

　　摘要：在旧沥青路面上加铺水泥混凝土面层，是一项充分利用旧路面的剩余强度，可在较长时期内恢复或提高路面使用性能的有效技术措施。以吉林油田某采油厂旧沥青路改造工程的经验为基础，提出旧沥青路面加铺水泥混凝土路面前的病害处理措施及防止混凝土板早期断裂的措施。

　　关键词：旧沥青路面;水泥混凝土面层;病害处理;防止断裂

　　Abstract: In the old asphalt cement concrete surface layer that add a store, is a make full use of the residual strength of the old pavement, can be in a long period of recovery or improve pavement performance of the effective technical measures. Jilin oilfield production in a old asphalt pavement of the reconstruction project experience is presented on the basis of old asphalt road surface and cement concrete road spread before the disease of measures and prevent concrete board early fracture of the measures.

　　Keywords: old asphalt road surface; Cement concrete road surface; Disease treatment; Prevent fracture

　　中图分类号：U415.52+8 文献标识码：A 文章编号：

　　前言

　　随着吉林油田的基础设施的不断完善，许多采油厂早期修建的沥青路面已出现不同程度的龟裂、坑槽、松散、泛油以及车辙、拥包等病害，如何对这些旧沥青路面进行维修，既节约成本，又能提高道路的使用寿命，本文就此问题，以某采油厂旧沥青路面加铺水泥混凝土面层改造工程为基础，通过对影响混凝土加铺层的各种因素的力学分析，提出旧沥青路面加铺水泥混凝土路面前的病害处理措施，通过对水泥混凝土板早期断裂的原因分析，提出防止混凝土板早期断裂的措施，最终确定适合吉林油田油区的水泥混凝土板最小厚度，为今后指导吉林油田旧沥青路面维修工作提供宝贵经验。

　　1 影响水泥混凝土加铺层的力学因素分析

　　根据吉林油田某采油厂试验路段的具体情况，采用三维实体模型，计算分析旧路面因素对加铺层的力学影响。

　　1.1 路面坑槽修补位置对加铺层影响的力学分析

　　取相对加铺层板板角、板中、纵缝边缘有坑槽修补时，对路面进行力学分析，应力计算结果见表1。
                  表1  应力计算结果

　　由以上数据可以看出，水泥混凝土板板中修补时，板底最大车辆荷载应力最大;修补位置从板中向板边靠近时，路面车辆荷载应力随之减小，板角修补时，板底最大耦合应力最大。应力最大位置位于板底纵缝边缘中部，对于旧沥青坑槽部分修补后加铺与不修补直接加铺相比，板底最大弯拉应力要小于无修补直接加铺时的应力。因此对于旧路坑槽病害，建议加铺前进行修补，以利于加铺后水泥混凝土面层的受力。

　　对于路面弯沉突变，取旧沥青路面相对水泥混凝土板中和板角的1㎡凹陷，取其模量为30Mpa ,计算其车辆荷载应力为1.70Mpa，小于在原路面无破坏直接加铺水泥混凝土层情况下的计算结果1.72Mpa;另外对旧路沥青路面相对水泥混凝土板角有1㎡凹陷，取其模量为30Mpa ,计算其耦合荷载应力为2.56Mpa，小于在原路面无破坏直接加铺水泥混凝土层情况下的计算结果2.62Mpa，说明其不会对路面受力产生大的影响。

　　1.2 修补材料参数变化对加铺层荷载应力的影响：

　　考虑车辆荷载和温度荷载作用情况，由于温度变化作用的次数远低于汽车荷载作用的次数，即温度荷载对疲劳寿命的权重比车辆荷载低，所以取板中修补时考虑坑槽部分填补二灰碎石代替水泥混凝土，旧沥青路面模量参数变化对路面受力影响计算结果见表2。
 

　　从以上数据可以看出，旧沥青路面坑槽位于加铺层板中，填补二灰碎石坑槽进行修补时路面应力稍小于同时浇筑水泥混凝土时路面应力;层间光滑时板底最大拉应力较层间连续时要大;车辆荷载及温度荷载引起的路面应力随旧沥青路面模量较小;层间光滑时板底最大车辆荷载应力、温度应力、耦合应力基本不受旧沥青层模量影响。因此，在旧路加铺前，应先用二灰碎石来填补坑槽等病害部位，然后再加铺水泥混凝土面层。

　　1.3 旧路面裂缝对路面应力的影响

　　旧沥青路面裂缝位置不同反应在加铺水泥混凝土板上，而相对于板不同的裂缝位置路面受力会受到一定影响，车辆荷载作用计算模型分别取裂缝位于加铺水泥混凝土板板中、1/4板处、板边分析裂缝位置对路面受力影响，有限元计算结果见表3。当横缝位于板中时水泥混凝土加铺层模量对路面在车辆荷载、温度荷载及两者共同作用下的受力影响，加铺层厚度为22cm时有限元模型计算结果见表4。加铺层厚度为20cm时有限元模型计算结果见表5。
                         表3 应力计算结果（Mpa）

　　由以上数据可以看出，板底车辆应力、温度应力及二者耦合应力随加铺水泥混凝土板模量增加而增大，耦合应力增大幅度较荷载应力、温度应力大;旧路面存在横向裂缝时板底弯拉应力均比直接加铺、旧路面坑槽修补时的板底弯拉应力大;当水泥混凝土加铺层厚度为22cm时，板底车辆应力、温度应力及二者耦合应力均小于水泥混凝土路面设计规范中容许弯拉应力5 Mpa，受力满足要求。当水泥混凝土加铺层厚度为20cm时，板底车辆应力、温度应力及二者耦合应力已经超过了设计规范中容许弯拉应力。因此，单从受力角度考虑水泥混凝土加铺层最小厚度为22cm。

　　1.4 车载对水泥混凝土路面的影响

　　当考虑车载单轮与路面接触单位压力时，加铺层厚度22cm，路面耦合应力接近允许弯拉应力，基本能克服直接加铺所带来的厚度不均匀问题，原则上保证最小厚度22cm，又能满足交通荷载的要求。

　　2 旧沥青路面加铺水泥混凝土路面前的病害处理措施

　　(1)对于旧路坑槽病害，建议加铺前进行修补，以利于加铺后水泥混凝土面层的受力。从经济性方面考虑可用二灰碎石等模量较低、价格较便宜的材料进行填补，然后再加铺水泥混凝土面层。

　　(2)对于路面的大面积沉陷，在确定路基具有规定的承载力时，可以用二灰碎石找平后加铺，当高差相差不大时也可直接加铺水泥混凝土面层。

　　(3)当旧路有裂缝时，应整体适当增加加铺面层的厚度，最薄处也要达到22cm。

　　(4)当旧沥青路面出现车辙、拥包破坏，加铺前应整平处理。

　　(5)对于路面承载力弯沉突变的情况，在影响不大的前提下，可以直接加铺，不必进行处理。

　　(6)对于旧路基的承载力不足时，应先进行加固处理后再加铺。

　　(7)对旧路面的平整度影响不大的各种开裂、松散、泛油等轻微病害可以不予处理，直接加铺。

　　3 防止水泥混凝土板早期断裂

　　3.1 混凝土板早期断裂的原因分析

　　(1)水泥混凝土和油路的膨胀系数不同，水泥混凝土路面在温度变化时，不能自由伸缩，可造成混凝土板的早期断裂。

　　(2)切缝不及时或切缝深度不够。由于施工时昼夜温差较大，锯缝时间应该控制好，切缝深度应按规定锯够1/4板厚(5-6cm)，真正起到缩缝的作用。

　　(3)施工工艺的影响也是混凝土板早期断裂的原因之一。不同标号的水泥初凝时间、终凝时间不同，强度提高速度不一，收缩率也不同，混合使用同标号不同厂家生产的水泥，或同一个厂家生产的同标号不同批号的水泥参数都不同，混合使用都会产生裂缝。同时水灰比过大，真空度过高条件下，混凝土顶部水分过快脱出，在密封带附近干湿分界处也会产生收缩裂缝，因此必须严格控制水灰比，使其均匀一致。

　　(4)开放交通过早的影响。由于是旧路面改造，一般都是边改造边通车，往往有车辆不听从指挥，铺好路面没几天就从混凝土路面通行，虽然表面当时看不到裂纹，但内部已经受损，为混凝土板的断裂埋了隐患。

　　(5)养生洒水不及时。为了使水泥混凝土路面能在良好的温湿条件下增长强度，在混凝土捣实、抹平完毕后2h内即应进行湿治养生，养生期一般为14-21d。但在实际施工中有些没有在抹面完毕2h内养生，有些隔一天才开始浇水，养生时间也达不到14d，致使水泥混凝土路面水化发热时得不到充足的水分。这就使水泥混凝土路面发生收缩裂缝，严重时发生断裂。

　　3.2 防止混凝土板早期断裂的措施

　　针对混凝土板早期断裂的原因分析，可采取以下措施防止早裂：

　　(1)为了使水泥混凝土路面能自由伸缩，克服由于油路和新铺水泥混凝土路面的膨胀系数不同而造成的混凝土板断裂，应在旧沥青路面上铺一层几公分厚的隔离层，这层可以用石粉或者中砂，但要洒水镇压平。

　　(2)应尽量避免在高温季节施工，避免在温度梯度大的时间锯缝，根据实践经验，如果昼夜温差较大，锯缝来不及时，可每隔50-80m预留一块板空着，待其余板锯完后，混凝土收缩达到一定程度，再补浇筑这些预留板。

　　(3)施工工艺要先进，施工设备要配套。每隔施工工序都应严格按施工规范或制定的操作规程进行。在施工时，不同标号、不同厂家生产的水泥、不同批号的水泥都不能混合使用。选用适合的配合比，水灰比应控制在0.4-0.45之间。选用合适的混凝土外加剂。

　　(4)严格控制交通，禁止在混凝土未达到设计要求时在混凝土路面上行车。

　　(5)养生要采用可靠的办法。高温季节施工表面一定要保持充足的水分，应及时覆盖湿麻袋、湿草帘、湿砂等保水性好的材料，养生时间应该达到14d。

　　4 结论

　　在旧沥青路面加罩水泥混凝土面层技术已经成功应用于吉林油田某采油厂11km旧沥青路改造工程中，经过6年多的运营使用，各种车辆运行情况正常，

　　路面使用状况良好，受到油田人和当地群众的热烈欢迎和好评，为油田生产建设和地方群众的安全出行提供了有力保障。

　　参考文献

　　[1] 中华人民共和国交通部. JTG D50--2006. 中华人民共和国行业标准-《公路沥青路面设计规范》.北京：人民交通出版社，2006-10-12

　　[2] 中华人民共和国交通部. JTG D40--2002. 中华人民共和国行业标准-《公路水泥混凝土路面设计规范》.北京：人民交通出版社，2002-12-4